物理化学第二章习题 (1)

杨婷蔚

徐鑫鑫

2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。

H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)

解: n = 1mol

25℃,101.325kPa

H2O(l) H2(g) + O2(g)

n1=1mol 1mol + 0.5mol = n2

V1 = V l V(H2) + V(O2) = V2

恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）

W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－3.718kJ

舒海鑫

2.4 系统由相同的始态达到了相同的末态。若途径a的Qa=2.078kJ，Wa=-4.157kJ,而途径b的Qb=-0.692kJ。求Wb

解：ΔU只取决于封闭系统的始、末状态,而与具体途径无关

因为：系统由相同的始态达到了相同的末态

所以：ΔU1 = ΔU2

即Qa +wa = Qb + wb

2.078kJ + (-4.157)kJ = -0.692kJ + wb

Wb = -1.387kJ

陆爱玲

2-5 始态为25℃，200kPa的5 mol 某理想气体，经a，b两不同途径到达相同的末态。途径a 先经绝热膨胀到– 28.57℃，100kPa，步骤的功Wa= - 5.57kJ；在恒容加热到压力200 kPa 的末态，步骤的热Qa= 25.42kJ。途径b为恒压加热过程。求途径b的Wb及Qb。

解：过程为

5mol 5mol 5mol

Wa=-5.57 kJ Qa=25.42kJ

25℃-28.57℃t0℃

200kPa 100kPa 200kPa

V1 V2 V3

V1=nrT1/P1=5×8.314×298.15÷（200×1000）=0.06197m3

V2=nrT2/P2=5×8.314×(-28.57+273.15)÷（100×1000）=0.10167m3

Wb=-Pamb(v2-v1)=-200×1000×(0.10167-0.06197)=-7940 J=-7.940KJ

对a过程△U=Wa+Qa=(-5.57+25.42)kJ =19.85kJ

对b过程△U=Wb+Qb

Q b= △U-Wb=(19.85+7.940)kJ=27.79kJ

李淳玉

2.6 4 mol的某理想气体，温度升高20 C，求的值。

解：根据焓的定义

季晓林

黄伟

2.8 某理想气体Cv,m=1.5R。今有该气体5mol在恒容下温度升高50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。

解: 理想气体恒容升温过程

n = 5mol

CV,m = 3/2R

Q=ΔU = n CV,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ

W = 0

ΔH = ΔU + nRΔT = n Cp,mΔT = n (CV,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ

2.9 某理想气体Cv,m=2.5R。今有5mol该气体恒压降温50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。

解: w=-pdv=-nRT=-5*8.314*(-50)=2079J=2.079KJ

Q=ΔH=nCp,m(T2-T1)=5*3.5*8.314*(-50)=-7275J=-7.275KJ

ΔU=nCv,m(T2-T1)=5*2.5*8.314*(-50)=-5196J=-5.196KJ

高黎明

2.10 2mol某理想气体的Cp,m=

3.5R。由始态100kPa,50dm3，先恒容加热使压力升高到200 kPa ，再恒压冷却使体积缩小至25 dm3 。求整个过程的W，Q，ΔU,ΔH.

整个过程示意如下：

2mol 2mol 2mlo

T1 W1=0 T2 W2T3

100kpa 200kPa 200kPa

50dm3 50dm3 25dm3

T1=P1V1/nR=100*103*50*10-3

2*8.3145 =300.70K

T2=P2V2/nR=200*103*50*10-3

2*8.3145 =601.4K

T3=P3V3/nR=100*103*25*10-5

2*8.3145 =300.70K

W2=-P2*(V3-V1)=-200*103*(25-50)*10-3=5000J=5.00KJ

W1=0 W2=5.00KJ W=W1+W2=5.00KJ

因为T1=T3=300.70K 所以ΔU=0, ΔH=0

ΔU=0,Q=-W=-5.00KJ

王丹丹

2.11 1mol某理想气体于27℃，101.325kpa的始态下，显受某恒定外压恒温压缩至

平衡态，再恒容升温至97.0℃，250.00kpa.求过程的W,Q,△U,△H。已知气体的Cv,m=20.92j/mol/k

解:

由PV=nRT可得:

V1=1*8.314*(273.15+27)/(101.325*10^3)=24.628*10^-3 m^3

V2=V3=1*8.314*(97+273.15)/(250.00*10^3)=12.3097*10^-3

m^3

P2=8.314*(273.15+27)/(12.3097*10^-3)=202.722 KPa

W=-P*dV=-202.722*(12.3097-24.628)*10^-3=2.497KJ

△U=n∫Cv,m*dT=1*20.92*70=1464.4J=1.464KJ

△U=Q+W

Q=1.464-2.497=-1.033KJ

△H=△U+nR△T=1.464+1*8.314*(97-27)/10^3=2.046KJ

常俐